Разработка и обоснование водородного энергетического комплекса влажнопаровых АЭС с установкой дополнительной турбины
Диссертация
Проведен анализ схемно-параметрических решений повышения мощности и эффективности влажно-парового энергоблока АЭС, на основе которого разработана и запатентована схема водородного энергетического комплекса на базе влажно-паровой АЭС с использованием дополнительной турбины. Использование дополнительной турбины, работающей на вытесненном паре, позволяет почти полностью исключить переходные процессы… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ современного состояния водородной энергетики
- 1. 1. Свойства водорода как топлива и перспективность его применения. V
- 1. 2. Тенденции совершенствования основного «внепикового» оборудования водородного энергетического комплекса на базе влаж-нопаровыхАЭС
- 1. 2. 1. Производство водорода электролизным методом
- 1. 2. 2. Хранение водорода
- 1. 3. Устройство водородного перегрева пара в циклах ТЭС и АЭС
- 1. 4. Схемные решения повышения мощности и эффективности ТЭС и АЭС
- 1. 5. Альтернативные способы аккумулирования электрической энергии
- Глава 2. Выбор схемных решений и обоснование их термодинамической эффективности
- 2. 1. Описание разработанной схемы паротурбинной установки АЭС с водородным перегревом пара
- 2. 2. Сравнительная оценка термодинамической эффективности схемно-параметрических решений реализации водородного перегрева пара в цикле влажнопаровой АЭС
- 2. 3. Аспекты безопасности водородного энергетического комплекса на АЭС
- 2. 3. 1. Общие требования к безопасности использования водорода
- 2. 3. 2. Безопасность использования водородного пара в паросиловом цикле энергоблока АЭС
- 3. 1. Дополнительный подвод тепла к острому пару
- 3. 1. 1. Простейший термодинамический процесс без промежуточного перегрева пара и сепарации
- 3. 1. 2. Сложный термодинамический процесс с вытеснением сепарации
- 3. 1. 3. Сложный термодинамический процесс с вытеснением промежуточного перегрева
- 3. 2. Дополнительный подвод тепла к пару промперегрева
- 3. 3. Анализ результатов расчета термодинамической эффективности дополнительного подвода тепла в цикле влажнопаровой АЭС
- 4. 1. Описание расчетной схемы водородного энергетического комплекса
- 4. 2. Оценка себестоимости производства пиковой электроэнергии с учетом неравномерности графика электрических нагрузок
- 4. 3. Оценка технико-экономической конкурентоспособности водородного энергетического комплекса на базе влажнопаровой АЭС
- 4. 3. 1. Основные исходные данные для расчета технико-экономических показателей
- 4. 3. 2. Методика оценки экономической эффективности проектов
- 4. 3. 3. Анализ технико-экономической эффективности водородного энергетического комплекса в сравнении с ГАЭС
Список литературы
- Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. // Прил. к об-ществ.-дел. журн. «Энергетическая политика». -М.: ГУ ИЭС, 2010. 184с.
- Кузык Б.Н., Яковец Ю. В. Россия: стратегия перехода к водородной энергетике / Кузык Б. Н., Яковец Ю. В. Москва: Институт экономических стратегий, 2007
- Дмитриев А. Л., Прохоров Н. С. Перспективы применения водорода в качестве энергоносителя // Химическая промышленность. 2003. Т. 80. № 10. С.27−29
- Коротеев A.C., Смоляров В. А. Водород энергоноситель XXI века // Высокие технологии. 2005. Март-апрель. С.26−28
- Шпильрайн Э.Э. Введение в водородную энергетику / Э. Э. Шпильрайн, С. П. Малышенко, Г. Г. Кулешов. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -264с.
- Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., 1972. 720с.
- Костин В.И. На пути к атомно-водородной энергетике // Город и горожане. 2006. № 34 (1119)
- Nuclear Porduction of Hydrogen / Organisation for Economic Co-operation and Development. US. 13−16 April. 2009
- Русанов В. Д. Экология и водород // Экология и промышленность России. 2006. № 10. С.20−21.
- Пономарев-Степной H.H., Столяревский А. Я. Атомно-водородная энергетика / H.H. Пономарев-Степной, А. Я. Столяревский. // Энергия: экономика, техника, экология. 2004. № 1. С.3−9.
- Ristinen R. A., Kraushaar J. J. (1999). Energy and the Environment, John Wiley & Sons, New York
- Аминов P. 3., Байрамов A. H. Оценка удельных капиталовложений в цилиндрические емкости для хранения газообразного водорода // Проблемы энергетики. Казань: Изд-во Казан, гос. эн. ун-та, 2007, № 5−6. С.69−77
- J. Ivy. Summary of electrolytic hydrogen production. Report NREL/MP-560−36 734, National Renewable Energy Laboratory. 2004. http://www.nrel.gov/docs/fy04osti/36 734.pdf (дата обращения 14.06.2013)
- Якименко Jl. M. Электролиз воды / Л. М. Якименко, И. Д. Модылевская, 3. А. Ткачек. -М.: Химия, 1970. -263с.
- Бесчастнов М.В., Соколов В. М., Кац М.И. / Аварии в химических производствах и меры их предупреждения. М.: «Химия», 1976, 368с.
- А. да Роза Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: Учебное пособие / А. да Роза- пер. с англ. под редакцией С. П. Малышенко, О. С. Попеля. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект" — М.: Издательский дом МЭИ- 2010. — 704 е.: ил.
- Brinkman, Greg Economies and environmental effects of hydrogen production methods http://www.puaf.umd.edu/faculty/papers/fetter/students/Brinkman.pdf (дата обращения: 11.06.2013)
- Электролизеры с твердым полимерным электролитом для разложения воды / Подледнев В. М., Морозов Ю. В., Фатеев В. Н. и др. // Технология машиностроения, 2005 № 1 С.55−57
- Аминов Р.З., Байрамов А. Н., Егоров А. Н. Определение оптимальной продолжительности работы электролизных установок во внепиковой части графика электрических нагрузок при реализации паро-водородного цикла на АЭС // Труды Академэнерго, 2012. С.113−124
- Кулешов Н.В., Фатеев В. Н., Григорьев С. А. Разработка электрохимических систем с твердым полимерным электролитом //Наукоемкие технологии. 2004. № 10. С.85−89
- Кулешов Н.В., Григорьев С. А., Фатеев В. Н. Электрохимические энергоустановки для водородной энергетики. М.: МЭИ, 2007
- Электролиз воды в системах с твердым полимерным электролитом при повышенном давлении / С. А. Григорьев M. М. Халиуллин, Н. В. Кулешов, В. Н. Фатеев // Электрохимия. 2001. Т. 37. № 8. С.953- 957.
- Халиуллин М.М. Твердополимерный электролиз при повышенном давлении / М. М. Халиуллин, Н. В. Кулешов, С. А. Григорьев, В. Н. Фатеев // Международный симпозиум «Гипотезис-III»: Тез. докл. С.-Петербург, 1999. — С.70
- Garzon, Fernando H., R. Mukundan Enabling science for advanced ceramic membrane electrolyzers, Proc. 2002 U. S. DOE Hydrogen Program Review, NREL/CP-610−32 405. 2002
- Кулешов H.B., Фатеев B.H., Тереньтев A.A. Электролиз воды как основа водородной энергетики. // Труды III Международного симпозиума по водородной энергетике. Москва, 1−2 декабря 2009 г. М.: Издательский дом МЭИ, 2009.-300с.
- Xing L. Yan, Ryutaro Hino Nuclear Hydrogen Production Handbook // Taylor & Francis Group. LLC. 2011
- Дресвянников А.Ф., Ситников С. IO. Современные аспекты аккумулирования водорода. Обзор. // «Известия ВУЗов. Проблемы энергетики». 2006. № 3−4. С.72- 84.
- Кузьменко И.Ф., Румянцев Ю. Н., Сайдаль Г. И. Современные тенденции в конструировании и изготовлении резервуаров для хранения и транспортирования жидкого водорода // Технические газы. 2008. — № 1. — С.53−58
- Рожков И.В., Алмазов О. А., Ильинский А. А. Получение жидкого водорода. -М.: Химия, 1967.- 199 с.
- Филин Н.В., Буланов А. Б. Жидкостные криогенные системы. Д.: Машиностроение, 1985
- Рудин М.Г., Арсеньев Г. А., Васильев А. В. Общезаводское хозяйство нефтеперерабатывающего завода. -М.: Химия, 1978. -313 с.
- Houston, E. L., and G. D. Sandrock, Engineering properties of metal hydrides, J. Less-Common Metals 74. 1980. P.435−443
- Тарасов Б. П., Потоцкий M. В., Яртысь В. А. Проблема хранения водорода и перспективы использования гидридов для аккумулирования водорода // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2006. T. L. № 6.
- Sandrock G., Thomas G. IEA Task 12: Metal Hydrides and Carbon for Hydrogen Storage, 2001, P.36−38.
- Тарасов Б.П., Буриашева В. В., Потоцкий М. В. Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов // Альтернативная энергетика и экология. 2005. С. 14−37
- Гурьянов, А.И. Высокотемпературный перегрев водяного пара в вихревых водород-кислородных парсшерегревателях Текст. / А. И. Гурьянов, Г. Ш. Пи-ралишвили. М.: Авиакосмическое приборостроение. — 2009. — № 11. — С.28−34.
- Гидроаккумулирующая электростанция Электронный ресурс. URL: ЬИ: р://81оуагКуапёех.ги/~к1шги/БСЭ/Гидроаккумулирующая%20электростанци я/ (дата обращения: 7.09.20 011).
- Шпильрайн Э. Э. Применение водорода в энергетике и в энерготехнологических комплексах / Э. Э. Шпильрайн, Ю. А. Сарумов, О. С. Попель // Атомно-водородная энергетика и технология. М.: Атомиздат, 1982. — Вып. 4. — С.5−22.
- Байрамов А.Н. Эффективность интеграции АЭС с водородным энергетическим комплексов: дис.. канд. технических наук Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А., Саратов, 2010
- Портянкин А.В. Обоснование оптимальных схем, характеристик и системной эффективности водородных надстроек на АЭС с ВВЭР: дис.. канд. технических наук Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А., Саратов, 2011
- Гуртовцев A.JI. Гидроаккумулирующие электростанции / Электро. 2007. № 1
- Haisheng Chen Progress in electrical energy storage system: A critical review / Haisheng Chen, Thang Ngoc Cong, Wei Yang, Chunqing Tan, Yongliang Li, Yulong Ding // Progress in Natural Science. № 19. 2009. P.291−312
- Ольховский Г. Г., Казарян B.A., Столяревский А. Я. Воздушно-аккумулирующие газотурбинные электростанции (ВАГТЭ) / М.: РГУ нефти, 2011.358с.
- Bottling Electricity: Storage as a Strategic Tool for Managing Variability and Capacity Concerns in the Modern Grid, EAC Report December 2008.
- Daniel H. Doughty Batteries for Large-Scale Stationaiy Electrical Energy Storage / Daniel H. Doughty, Paul C. Butler, Abbas A. Akhil, Nancy H. Clark, and John D. Boyes // The Electrochemical Society Interface. 2010. P.49−53
- Аккумуляторные батареи большой емкости ROLLS BATTERY (Канада) Электронный ресурс. URL: http://inverta.ru/rolls (дата обращения: 12.04.20 013).
- Chan, Candace К., Н. Peng, G. Liu High-performance lithium battery anodes using silicon nanowires, Nature, Advanced on line publication, 2007
- Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. -M.: ООО «Изумруд», 2003.
- David Linden, Thomas В. Reddy. (ed.) Handbook Of Batteries. 3rd ed. — New York: McGraw-Hill, 2002. — Chap. 35
- Overview of lithium ion battery Электронный ресурс. URL: http://www.panasonic.com/industrial/batteiy/oem/images/pdf/PanasonicLiIonC GA103450A. pdf (дата обращения: 12.04.20 013).
- Андрющенко А.И., Понятов В. А., Хлебалин Ю. М. Дифференциальные уравнения энтальпии, эксергии и температуры, применяемые для оптимизации теплоэнергетических установок. Изв. вузов СССР Энергетика, 1972, JT 7, С.9−15.
- Понятов В.А. Дифференциальный метод оптимизации теплоэнергетических установок / Научные сообщения СПИ. Саратов: 1970, вып.2. 103с.
- Фортов В.Е., Попель О. С. Энергетика в современном мире: Научное издание / В. Е. Фортов, О. С. Попель Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. — 168с.
- Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции: Учебник для ВУЗов.- М.: Высшая школа, 1984. 304с.
- Трояновский Б. М. Турбины для атомных электростанций / Б. М. Трояновский.- М.: Энергия, 1978. 2-е изд. — 232с.
- Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.: Мир, 2002. — 464с.
- Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Спра. изд. / Д. Ю. Гамбург, В. П. Семенов, Н. Ф. Дубовкин, JI.H. Смирнова- под. ред. Д. Ю. Гамбурга, Н. Ф. Дубовкина. -М.: Химия, 1989. 672 с.:ил.
- Андрющенко А.И. Основы технической термодинамики реальных процессов /М.: «Высшая школа». 1967. 267с.
- Авт. свид. 1 163 681 СССР, МПК F 01К 23/10. Парогазовая установка / Хру-сталев В.А., Петин С. М., Сердобцев A.A., Доронин М. С. -№ 3 435 075- заявл. 06.05.1982- опубл. 15.12.1985
- Авт. свид. 936 734 СССР, МПК G 21D 01/00. Турбинная установка атомной электростанции / Хрусталев В. А., Демидов О. И., Иванов В. А. № 2 927 989- заявл. 20.05.1980- опубл. 07.09.1983
- Verfondern К. Nuclear Energy for Hydrogen Production // Schriften des Forschungszentrums Julich. Reihe Energietechnik. № 58. 2007
- Forsberg C.W., Kazimi M.S. Nuclear Hydrogen Using High-Temperature Electrolysis and Light-Water Reactors for Peak Electricity Production // Massachusetts Institute of Technology. 2009.
- Малышенко С.Л., Назарова O.B., Сарумов Ю. А. Термодинамические аспекты использования водорода для решения некоторых задач энергетики // Теплоэнергетика. № 10. 1986. С.43−47
- Pat. 693 252 United States Patent, Int. CI. F 24 H 1/20. Burning hydrogen and oxygen to superheat steam / F.W. Hochmuth- filed 07.06.1976- publ. CA1074636 (Al) 1980−04−01
- АЭС с ВВЭР: Режимы, характеристики, эффективность / Р. З. Аминов, В. А. Хрусталев, A.C. Духовенский, А. И. Осадчий. М.: Энергоатомиздат, 1990. -264с.
- Аминов Р.З., Байрамов А. Н. Системная эффективность водородных циклов на основе внепиковой электроэнергии АЭС // Известия РАН. Энергетика. № 4. 2011. С.52−61
- Аминов, P. 3. Оценка эффективности водородных циклов на базе внепиковой электроэнергии АЭС / Р. 3. Аминов, О. В. Шацкова // Теплоэнергетика. -2009.11. -С.41−45
- Электротехнический справочник / Под общей редакцией Грудинского П. Г., Петрова Г. Н., Соколова М. М., Федосеева A.M., Чиликина М. Г. М.: Энергия. 1972. 488с.
- Аминов Р. 3. Оценка удельных капиталовложений в цилиндрические ёмкости для хранения газообразного водорода / Р. 3. Аминов, А. Н. Байрамов // Известия Высших учебных заведений. Проблемы энергетики. — 2007. № 5−6. -С.69−77
- Рыжкин, В. Я. Тепловые электрические станции: учебник для вузов / В. Я. Рыжкин, С. В. Цаиев- под редакцией В. Я. Гиршфельда. -М.: Энергоатомиз-дат, 1987.-328с.
- Разработка и исследование экспериментального водородо-кислородного парогенератора мощностью 10 МВт (т) / И. Н. Бебелин и др. // Теплоэнергетика. 1997.-№ 8. — С.48−52
- Региональная эффективность проектов АЭС / под ред. П. JI. Ипатова. М.: Энергоатомиздат, 2005. — 228с.
- Каневская ГАЭС в Украине / Ежегодное собрание ЕБРР. Украина. 2008
- Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: справочник / под общ. ред. чл.-корр. РАН А. В. Клименко и проф. В. М. Зорина. 3-е изд., перераб. М.: МЭИ, 1999.-528с.
- Правила безопасности при производстве водорода методом электролиза воды: ПБ 03−598−03: утв. Гостехнадзором России 06.06.03 Электронный ресурс. URL: http://lawrussia.ru/bigtexts/law3557/page4.htm (дата обращения: 18.04.2013).
- Hydrogen behaviour and mitigation in water-cooled nuclear power reactors / EUR 14 039. 1992. P.108−111
- Зельдович Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Зельдович Я. Б., Баренблатт Г. И., Либрович В. Б., Махвиладзе Г. М. М.: Наука, 1980.
- Тепловые и атомные электрические станции. Справочник под общей редакцией В. А. Григорьева и В. М. Зорина Москва: МЭИ, 2003
- Азатян В.В., Бакланов Д. И., Гордополова И. С., Абрамов С. К., Пилоян A.A. «Химическое управление горением и детонацией смесей оксида углерода и водорода с воздухом». Химическая физика. 2008. Т. 27. № 5. С.71−80
- Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М., 1994. — 80с.